等通道轉(zhuǎn)角擠壓的有限元模擬及應(yīng)用.pdf

1、為進(jìn)一步探索純銅和純鋁在等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE)過程中的變形行，弄清這兩種面心立方金屬等通道轉(zhuǎn)角擠壓時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變及應(yīng)變速率的大小和分布，本文借助有限元軟件DEFORM-3D對其變形過程進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明：1.摩擦對試樣在ECAE時(shí)的變形行為有很大的影響，當(dāng)無摩擦?xí)r，棒料不能完全填充模具的內(nèi)腔，在通道的外拐角處產(chǎn)生一未填充的“死角”；當(dāng)有摩擦存在時(shí)，棒料可以緊貼著模腔內(nèi)壁流動(dòng)，同時(shí)在棒料的頭部和尾部有“毛刺”出現(xiàn)。2.

2、等效應(yīng)力曲線的變化趨勢是先迅速上升到最大值，接著有個(gè)瞬間的快速下降，然后又快速上升到最大值，保持一段時(shí)間后又逐漸下降，試樣中大部分區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力，而在試樣轉(zhuǎn)角后的上表面，應(yīng)力狀態(tài)為拉應(yīng)力，因而斷裂很容易從此處發(fā)生。3.試樣內(nèi)部等效應(yīng)變的變化過程主要可以分三個(gè)階段：①緩慢增長階段，②迅速增長階段，③平緩階段。4.在相同的摩擦條件下，擠壓速度越大，變形越均勻；5.在主要剪切變形區(qū)，外轉(zhuǎn)角附近的變形量最大，流動(dòng)速度最慢；而在內(nèi)轉(zhuǎn)角處的

3、等效應(yīng)變速率最大。6.ECAE的擠壓力很大一部分是用來克服摩擦力的。7.純銅的應(yīng)變分布比純鋁更均勻，且純銅的塑性流動(dòng)比純鋁更一致。 為了和模擬結(jié)果形成對照，本文采用與模擬相同的參數(shù)對純銅和純鋁進(jìn)行了實(shí)際擠壓，并用電子顯微鏡分析了4道次、8道次和12道次擠壓后的結(jié)構(gòu)和顯微組織變化。分析結(jié)果表明：純鋁擠壓8道次后，晶粒細(xì)化達(dá)到飽和；而純銅擠壓12道次后，晶粒可以繼續(xù)細(xì)化。最主要的是發(fā)現(xiàn)在其它擠壓條件相同的情況下，擠壓速度越快，晶粒細(xì)

4、化效果越好，晶粒分布越均勻；在相同的應(yīng)變速率下擠壓，純銅比純鋁擠壓后的晶粒更細(xì)小，分布更均勻。這些結(jié)果正好和有限元模擬的結(jié)果完全吻合，進(jìn)一步證明了模擬結(jié)果的有效性。 此外，等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)己開始應(yīng)用于粉末冶金中。本文通過ECAE和真空燒結(jié)交替進(jìn)行的方法，制備了鋁/石墨復(fù)合材料，使鋁和石墨進(jìn)行了較好的結(jié)合，改善了一直以來鋁和碳難以潤濕的問題。通過高分辯電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合材料中A1/C的結(jié)合界面有兩種：一種是Al和石墨層的界面；